JP2004037281A

JP2004037281A - 汚染検査装置

Info

Publication number: JP2004037281A
Application number: JP2002195394A
Authority: JP
Inventors: Shunichiro Makino; 牧野　俊一郎; Tatsuyuki Maekawa; 前川　立行; Akira Sano; 佐野　明
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】従来の汚染検査装置は、電気パルスとノイズとを弁別するための波高弁別回路や、誤検出を防ぐために同時計数回路を設けている。一方、汚染個所の特定や汚染分布の測定を行うために構成部品が多くなり、大型化すると共に信頼性も低下し、コスト高となっている。
【解決手段】短冊状のシンチレータ２を挟むようにシンチレータからの光を集光する複数個の波長シフトファイバー３を汚染測定対象物１に沿って設け、シンチレータ２の両脇に位置する波長シフトファイバー３の同時性をとり汚染を測定する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子力施設などにおける機器や身体などの放射性汚染を測定するための汚染検査装置に係わり、特にシンチレーション検出技術を利用した汚染検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電プラントなどの原子力施設においては、原子炉のある建屋や機器、あるいは作業員の身体などの放射線による汚染が規定値以下の状態にあるかどうか、また、それらの放射線量あるいは放射能の強さを測定するために汚染検査装置が設けられている。このような汚染検査装置としては従来一般的にシンチレーション検出技術を利用したシンチレーション検出器あるいはシンチレーションカウンターなどと称される放射線検出器が用いられている。
【０００３】
ここでシンチレーションとは、荷電粒子が入射すると電離や励起などのために安定状態に戻るときに光りを放出する蛍光体（シンチレータ）の発光を意味する。そして、この光を検出することにより放射線を検出する。
【０００４】
従来の一般的な汚染検査装置の構成を図１７に示す。１は汚染測定対象物で、この汚染測定対象物１に放射性汚染があった場合、汚染から発生する放射線をシンチレータ２から成る放射線検出器で検出することにより汚染の有無を検査している。シンチレータ２は放射線により発光し、シンチレータ２に取り付けた光電変換器４で光を電気パルスに変換する。電気パルスは種々のノイズと弁別するために波高弁別器（ディスクリミネータ）５にてある電圧（閾値）以上のパルスに対してのみ出力パルスを発生し、その出力パルスをカウンタ７で計数して表示器８で計数値などの検査結果を表示する。表示器８は演算処理機能を備えており、計数値に基づいて汚染強度を判定し、さらに汚染が規定値を超えたかどうかの判定処理も行っている。
【０００５】
光電変換器４は変換器内でノイズパルスを発生するため、その出力はノイズパルスと放射線が入射した結果生じる電気パルスとが混在することになる。このノイズパルスを除去するため、シンチレータ２に光電変換器４を２個取り付け、それぞれの光電変換器４に対して波高弁別器５を接続し、その出力の同時性（コインシデンス：２個またはそれ以上の数の入力パルスの時間間隔が同時、あるいは一定の時間以内であれば計数する）を同時計数回路６（コインシデンス回路）でとっている。
【０００６】
一方、汚染測定対象物１が大型の場合、放射性汚染の有無だけを検査するのではなく、汚染測定対象物１のどの位置に汚染があるかを特定する必要がある。そのために、図１８に示すように、汚染測定対象物１に対してシンチレータ２を複数個設け、各シンチレータ２の計数を個別に計数し、それらの計数強度から汚染測定対象物１の汚染箇所または汚染分布を特定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の汚染検査装置においては、複数個のシンチレータ２を設け、汚染箇所または汚染分布を特定するようにしているので、シンチレータ２の数をｎ台とすると、その光を電気パルスに変換する光電変換器４、ならびにノイズと放射線で生じる電気パルスとを弁別するための波高弁別器５とはそれぞれはシンチレータ２の２倍の２ｎ台必要となる。このため、部品点数が多くなって装置が大型化し、また、電子装置の数が増えることによる故障発生率が高くなり、信頼性の低下、保守が増大するという問題点があった。
また、装置の大型化に伴い放射線検出器を汚染測定対象物１の形状に応じて最適な測定位置に移動させるための駆動機構も大型化しなければならなかった。
【０００８】
さらに、汚染測定対象物１の汚染箇所または汚染分布を特定するため複数のシンチレータ２で構成する場合、汚染個所がシンチレータとシンチレータとの間に存在する場合、一つのシンチレータに入射する放射線の量が減るため、汚染測定対象物１に規定値以上の汚染があっても正確に検出できない場合がある。また複数のシンチレータで汚染分布を特定する場合、特にシンチレータの数が増えるほど、規定値を超えた状態を表示器８に表示しても、汚染測定対象物１のどの位置に相当するのかを特定することは容易ではない。
【０００９】
さらにまた、光電変換器４で発生する電気パルスの大きさは微小のため、波高弁別器５の閾値は極力低いレベルに設定される。このため外来ノイズ、例えば電磁波とか電源に重畳したノイズが閾値を超えるとパルスを発生してしまう。これらのパルスは時間的に各波高弁別器５に同時に入るため、後段の同時計数回路６では除去できず、汚染がないにもかかわらず汚染があるという誤判定をしてしまう恐れもあった。
本発明は以上の課題を解決し、信頼性を向上させた汚染検査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の汚染検査装置の発明は、汚染測定対象物に沿って配置され、汚染測定対象物の放射線を検出し発光する複数個のシンチレータと、前記シンチレータのそれぞれを挟むように該シンチレータと交互に並べて配置され、前記シンチレータの光を集光する波長シフトファイバーと、前記波長シフトファイバーの光を電気パルスに変換する光電変換器と、前記光電変換器からの電気パルスが閾値以上の時に出力パルスを発生する波高弁別器と、前記各シンチレータを挟むように隣接した前記波長シフトファイバーのそれぞれの光パルスの同時性をとって該シンチレータごとに光パルスを計数するカウンタと、前記カウンタの計数値に基づいた検査結果を表示する表示器とからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の汚染検査装置の発明は、請求項１に記載の汚染検査装置の発明において、複数個のシンチレータと波長シフトファイバーと光電変換器とから成る放射線検出器を汚染測定対象物と対向する方向に２層に重ねて配置しするようにしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の汚染検査装置の発明は、請求項１に記載の汚染検査装置の発明において、短冊状のシンチレータの長手方向の配置方向を放射線検出器の長さの短い方向に沿わせて配置したことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の汚染検査装置の発明は、請求項１に記載の汚染検査装置の発明において、隣接するシンチレータ、あるいは連続する複数のシンチレータからの計数値を合計し、その合計値を用いて汚染強度の判定をすることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の汚染検査装置の発明は、請求項１に記載の汚染検査装置の発明において、複数個の各シンチレータの近傍に、シンチレータと一対一に対応して表示器を設置し、各シンチレータの計数値が規定値を超えたときに表示器を点灯させることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の汚染検査装置の発明は、請求項１に記載の汚染検査装置の発明において、汚染測定対象物を撮影する手段と、撮影した画像を表示する手段とを備え、汚染測定対象物と各シンチレータの計数値とから得た判定結果をオバ−ラップして表示することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の汚染検査装置の発明は、請求項１に記載の汚染検査装置の発明において、放射線検出器に接続しないカウンタを設けたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第一の実施の形態を図１および図２を参照して説明する。１は汚染測定対象物で、この汚染測定対象物１に付着した汚染から発生する放射線を検出する複数個の短冊状のシンチレータ２（２ａ、２ｂ、２ｃ…２_ｎ）と、シンチレータ２からの発光を集光する複数個の波長シフトファイバー３（３ａ、３ｂ、３ｃ…３_ｎ＋１）を設け、この波長シフトファイバー３でシンチレータ２を挟むように交互に並べて汚染測定対象物１に沿って配置している。図２はシンチレータ２を６枚配置した例である。また遮光やシンチレータ２を保持する容器が必要であるが、説明をわかりやすくするために省略してある。
【００１８】
シンチレータ２からの光は波長シフトファイバー３で集光されるため、光を電気パルスに変換する光電変換器４（４ａ、４ｂ、４ｃ…４_ｎ＋１）が各波長シフトファイバー３に取り付けられている。光電変換器４からの電気パルスはそれぞれ波高弁別器５（５ａ、５ｂ、５ｃ…５_ｎ＋１）に入力され、設定した閾値以上の時に出力パルスが発生する。波高弁別器５の出力パルスの同時性をとる手段は、一つのシンチレータ２の両脇に設けた波長シフトファイバー３に対応する同時性をとることによりシンチレータ２に放射線が入射した時にのみ同時計数回路６（６ａ、６ｂ、６ｃ…６_ｎ）より出力パルスが発生する。この出力パルスをカウンタ７（７ａ、７ｂ、７ｃ…７_ｎ）で計数して表示器８で計数値などの検査結果を表示する。
【００１９】
従来の技術で説明したように表示器８は演算処理機能を備えており、計数値に基づいて汚染強度を判定し、さらに規定値を超えたかどうかの判定処理を行っている。
【００２０】
このように、本発明の第一の実施の形態による汚染検査装置であると、複数個のシンチレータ２を複数個の波長シフトファイバー３で挟むように交互に配置し、シンチレータ２に隣接する波長シフトファイバー３に光電変換器４を取り付けることで、シンチレータ２の数ｎ個に対し、光電変換器４ならびに波高弁別器５の数は（ｎ＋１）個で済む。すなわち、従来のシンチレータに直接光電変換器をつける場合は、シンチレータの数ｎ個に対し、光電変換器ならびに波高弁別器の数は２ｎ個必要となるのに対して本発明によればｎ−１＝（２ｎ−（ｎ＋１））分減らすことができる。
【００２１】
これにより部品点数を大幅に減らして小型化できると共に、電子装置の数が減ることによって故障発生率が低くなり、信頼性の向上、保守の手間が減る。
また、装置の小型化に伴って放射線検出器を汚染測定対象物の形状に応じて最適な測定位置に移動させるための駆動機構も小型、簡素化できる。
【００２２】
次に本発明の第二の実施の形態について図３乃至図５を参照して説明する。なお、以下の各実施の形態において図１と同一部分については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施の形態においては、複数個のシンチレータ２を波長シフトファイバー３で挟むように交互に並べて配置し、シンチレータ２に隣接する各波長シフトファイバー３に光電変換器４を取り付けた第１の放射線検出器Ａを設け、また、複数個のシンチレータ９を波長シフトファイバー３で挟むように交互に並べて配置し、シンチレータ９に隣接する各波長シフトファイバー３に光電変換器４を取り付けた第２の放射線検出器Ｂを設けている。そして、放射線検出器ＡとＢとを汚染測定対象物１と対向するＸ方向に重ねて配置している。
【００２３】
このような構成であると、汚染測定対象物１の表面汚染１０からは遮蔽物がないので、透過力の弱いβ線、α線１２は一層目の第１の放射線検出器Ａのシンチレータ２に入射し、計数される。通常このシンチレータ２はバックグランドを下げるために厚みが薄いものを使用する。従って汚染測定対象物１から同時に放射されるγ線に対してはほとんど感度がない。一方、汚染測定対象物１の内部汚染１１からは汚染測定対象物１自体がが遮蔽物となるので、透過力の強いγ線１３が２層目の第２の放射線検出器Ｂのシンチレータ９に入射し、計数される。通常このシンチレータ９はγ線を測定するためシンチレータ２に比べて厚みが厚い。なお、光電変換器４以降の構成は第一の実施の形態と同じである。
【００２４】
このように、本発明の第二の実施の形態による汚染検査装置であると、内部汚染１１を測定する２層目の第２の放射線検出器Ｂも第一の実施の形態と同じ構成とすることで、第２の放射線検出器Ｂに必要な光電変換器４ならびに波高弁別器５の数を２ｎからｎ＋１に減らすことができ、第一の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００２５】
図２、図３に示す実施の形態では１層目と２層目の放射線検出器Ａ、Ｂのシンチレータ２と９の数が同じであるが、汚染検査装置の機能に応じて２層目の放射線検出器Ｂのシンチレータ９の数を変えてもよい。
【００２６】
また図５に示すように、１層目の放射線検出器Ａのシンチレータ２と２層目の放射線検出器Ｂのシンチレータ９の短冊状の方向を直角に交わる方向に配置しても良く、この場合には２層目の放射線検出器Ｂの各シンチレータ９の計数値をもとに１層目の放射線検出器Ａのシンチレータ２で検出した汚染分布と直交する方向の汚染分布も求めることもできる。
【００２７】
次に本発明の第三の実施の形態について図６を参照して説明する。本実施の形態においては、例えば、作業員の身体等細長い汚染測定対象物を測る場合、放射線検出器も対象物に応じて長方形の形状に構成する。このような放射線検出器形状の場合、シンチレータ２の短冊状の長手方向の配置方向を放射線検出器の長さの短い方向に沿わせて配置する。
【００２８】
図７の例ではシンチレータ２の長手方向を横方向に配置することで分割数が１２となり、分割数が増えて、シンチレータ２の長手方向を縦方向に配置する場合に比べ汚染の分布をより詳細に測定することができる。
【００２９】
次に本発明の第四の実施の形態について図７乃至図９を参照して説明する。本実施の形態においては、第一の実施の形態、または第二の実施の形態で示した短冊状のシンチレータと波長シフトファイバーからなる放射線検出器１４を複数個使用して汚染検査装置の検出器を構成する。図８、図９は３台の放射線検出器からなる例で、放射線検出器１４を容器１６に収納し、構造材１５あるいは他の手段で組み立てる。このようにすると汚染検査装置が分割できるために、移動と設置が容易で、常時設置する必要はなく、必要な時に設置することが可能となる。
【００３０】
次に本発明の第五の実施の形態について図１０を参照して説明する。本実施の形態においては、互いに隣接するシンチレータ２ａと２ｂ、または２ｂと２ｃのシンチレータで検出した出力パルスを計数するために各シンチレータの計数のＯＲをとるＯＲ回路１７と、ＯＲ回路１７の出力を計数するカウンタ７ｄ、７ｅを同時計数回路６の出力側に接続している。汚染測定対象物１の汚染１０ａのように汚染がシンチレータの中央付近にあるときはシンチレータ２ａがその汚染を検出する。汚染１０ｂのように汚染がシンチレータの端付近にあるときはシンチレータ２ａとシンチレータ２ｂの両方ががその汚染１０ｂを検出する。
【００３１】
従来、シンチレータ２ａの端付近にある汚染の計数値は汚染がシンチレータの中央にある場合に比べ減ることになり、シンチレータの中央付近で規定値に近い計数値を示す汚染でもシンチレータの端付近では規定値以下となり、検出されないような場合もある。しかし、本実施の形態によれば、シンチレータ２ａと２ｂの計数値をＯＲ回路１７で合計し、計数することにより汚染がシンチレータの端にあった場合でも検出できるようになり、検出漏れを防ぐことができる。
【００３２】
図１０では２つのシンチレータの計数の合計をとったが、連続する２つ以上のシンチレータの計数の合計をとってもよい。汚染がスポット状ではなく、広範囲に広がっている場合に、複数のシンチレータの計数の合計をとることで汚染個所から放出される放射線を見落としなく検出できる。
【００３３】
また、図１０に示す実施の形態では、ハード的なＯＲ回路１７とカウンタ７ｄ、７ｅで構成したが、汚染検査装置に計算機が組み込まれているのであれば、ＯＲ回路１７とカウンタ７ｄ、７ｅの機能は計算機が個々のシンチレータの計数値を計数するカウンタ７ａ、７ｂ、７ｃの値を読み出して、加算することで達成できる。
【００３４】
次に本発明の第六の実施の形態について図１１および図１２を参照して説明する。本実施の形態においては、シンチレータ２に対して一対一に対応してその近傍に表示器８（８ａ、８ｂ、８ｃ…）を設けている。シンチレータ２の計数値が規定値を超えて汚染が検出された場合、そのシンチレータ２に対応する表示器８を点灯する。シンチレータ２と離れた位置にある表示器８に各シンチレータ２に対応して汚染があるかどうかを表示しても、汚染測定対象物１が表示されないため汚染がどの位置にあるかがわからないが、本実施の形態によれば、汚染測定対象物１に近接しているシンチレータ２の近傍に表示器８を配置してあるため、表示器８が点灯した個所に汚染があることがわかり、汚染個所の特定が容易に行える。
【００３５】
次に本発明の第七の実施の形態について図１３乃至図１５を参照して説明する。本実施の形態においては、汚染測定対象物１を撮影するカメラ１８を設けている。あらかじめカメラ１８の撮影範囲１９、および画像中のシンチレータ２の位置２０がどこに位置するかを把握しておく。シンチレータ２の計数値が規定値を超えて、汚染が検出された場合、画像上のそのシンチレータ２に対応する位置の表示、例えば色などをを変化させることで汚染個所の特定が容易に行える。
【００３６】
次に本発明の第八の実施の形態について図１６を参照して説明する。本実施の形態においては、シンチレータ２に接続しない波高選別器５ａと、波高選別器５ａの出力パルスを計数するカウンタ７ｆとを備えている。汚染測定時に外来ノイズ、電磁波や、電源ラインにノイズが重畳されて、波高選別器５ａの閾値を超えた場合、カウンタ７ｆの計数はゼロでなくなる。カウンタ７ｆの計数がゼロ以外の時は外来ノイズが放射線検出器に印加され、シンチレータ２に接続されているカウンタ７もノイズで誤計数したとして除外する。カウンタ７ｆの計数がゼロの時は外来ノイズが放射線検出器に印加されず、シンチレータ２に接続されているカウンタ７はノイズで誤計数していないとしてカウンタの計数値から汚染が規定値を超えたかどうかを判定、表示する。
【００３７】
本実施の形態によれば、放射線検出器に接続しないカウンタを設け、放射線検出器に接続しないカウンタの計数値がゼロの時のみ、放射線検出器に接続したカウンタの計数値から汚染が規定値を超えたかどうかを判定、表示することで、外来ノイズによる誤動作を防ぐことができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、信頼性を向上させた汚染検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による汚染検査装置を示す機能ブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における放射線検出器を示す斜視図。
【図３】本発明の第２の実施の形態による汚染検査装置を示す機能ブロック図。
【図４】本発明の第２の実施の形態における２個重ねた放射線検出器を示す斜視図。
【図５】本発明の第２の実施の形態における２個重ねた別の形の放射線検出器を示す斜視図。
【図６】本発明の第３の実施の形態による汚染検査装置を示す斜視図。
【図７】本発明の第４の実施の形態による汚染検査装置を示す斜視図。
【図８】本発明の第４の実施の形態による汚染検査装置を示す分解斜視図。
【図９】本発明の第４の実施の形態による汚染検査装置を示す斜視図。
【図１０】本発明の第５の実施の形態による汚染検査装置を示す機能ブロック図。
【図１１】本発明の第６の実施の形態による汚染検査装置を示す機能ブロック図。
【図１２】本発明の第６の実施の形態における放射線検出器を示す斜視図。
【図１３】本発明の第７の実施の形態による汚染検査装置を示す機能ブロック図。
【図１４】本発明の第７の実施の形態における放射線検出器を示す正面図。
【図１５】本発明の第７の実施の形態における放射線検出器を示す正面図。
【図１６】発明の第８の実施の形態による汚染検査装置を示す機能ブロック図。
【図１７】従来の汚染検査装置を示す機能ブロック図。
【図１８】従来の汚染検査装置を示す平面図。
【符号の説明】
１…汚染測定対象物、２，９…シンチレータ、３…波長シフトファイバー、４…光電変換器、５…波高弁別回路、６…同時計数回路、７…カウンタ、８…表示器、１０…表面汚染、１１…内部汚染、１２…β線、α線、１３…γ線、１７…ＯＲ回路、１８…カメラ。

Claims

汚染測定対象物に沿って配置され、汚染測定対象物の放射線を検出し発光する複数個のシンチレータと、前記シンチレータのそれぞれを挟むように該シンチレータと交互に並べて配置され、前記シンチレータの光を集光する波長シフトファイバーと、前記波長シフトファイバーの光を電気パルスに変換する光電変換器と、前記光電変換器からの電気パルスが閾値以上の時に出力パルスを発生する波高弁別器と、前記各シンチレータを挟むように隣接した前記波長シフトファイバーのそれぞれの光パルスの同時性をとって該シンチレータごとに光パルスを計数するカウンタと、前記カウンタの計数値に基づいた検査結果を表示する表示器とからなることを特徴とする汚染検査装置。
前記シンチレータと前記波長シフトファイバーと前記光電変換器とから成る放射線検出器を汚染測定対象物と対向する方向に２層に配置し、汚染測定対象物に近い放射線検出器で汚染測定対象物から放出されるβ線、α線を検出し、他方の放射線検出器で汚染測定対象物から放出されるγ線を検出するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の汚染検査装置。
短冊状のシンチレータの長手方向の配置方向を放射線検出器の長さの短い方向に沿わせて配置したことを特徴とする請求項１に記載の汚染検査装置。
隣接するシンチレータ、あるいは連続する複数のシンチレータからの計数値を合計し、その合計値を用いて汚染強度の判定をすることを特徴とする請求項１に記載の汚染検査装置。
複数個の各シンチレータの近傍に、シンチレータと一対一に対応して表示器を設置し、各シンチレータの計数値が規定値を超えたときに表示器を点灯させることを特徴とする請求項１に記載の汚染検査装置。
汚染測定対象物を撮影する手段と、撮影した画像を表示する手段とを備え、汚染測定対象物と各シンチレータの計数値とから得た判定結果をオバ−ラップして表示することを特徴とする請求項１に記載の汚染検査装置。
放射線検出器に接続しないカウンタを設けて、放射線検出器に接続しないカウンタの計数値がゼロの時のみ、放射線検出器に接続したカウンタの計数値から汚染が規定値を超えたかどうかを判定することを特徴とする請求項１に記載の汚染検査装置。